Given the proximity of many wireless users and their diversity in consuming local resources (e.g., data-plans, computation and even energy resources), device-to-device (D2D) resource sharing is a promising approach towards realizing a sharing economy. In the resulting networked economy, $n$ users segment themselves into sellers and buyers that need to be efficiently matched locally. This paper adopts an easy-to-implement greedy matching algorithm with distributed fashion and only sub-linear $O(\log n)$ parallel complexity, which offers a great advantage compared to the optimal but computational-expensive centralized matching. But is it efficient compared to the optimal matching? Extensive simulations indicate that in a large number of practical cases the average loss is no more than $10\%$, a far better result than the $50\%$ loss bound in the worst case. However, there is no rigorous average-case analysis in the literature to back up such encouraging findings, which is a fundamental step towards supporting the practical use of greedy matching in D2D sharing. This paper is the first to present the rigorous average analysis of certain representative classes of graphs with random parameters, by proposing a new asymptotic methodology. For typical 2D grids with random matching weights we rigorously prove that our greedy algorithm performs better than $84.9\%$ of the optimal, while for typical Erdos-Renyi random graphs we prove a lower bound of $79\%$ when the graph is neither dense nor sparse. Finally, we use realistic data to show that our random graph models approximate well D2D sharing networks encountered in practice.


翻译:鉴于许多无线用户的近距离及其在消耗当地资源(例如数据计划、计算、甚至能源资源)方面的多样性,设备对设备对设备的资源共享是实现共享经济的一个很有希望的方法。在由此形成的网络经济中,美元用户自己将美元分成需要高效率匹配本地的销售商和买主。本文采用了一种容易执行的贪婪算法与分布式和仅次线性O(log n)美元平行复杂,这与最佳但计算成本的中央匹配相比有很大的优势。但是,与最佳匹配相比,它是否有效?广泛的模拟表明,在大量实际案例中,平均损失不超过10美元,比最坏案例中的50美元损失要好得多。然而,文献中并没有严格的平均分析,比如此令人振奋人心的结果,这是支持在共享D2D中实际使用贪婪的图表。本文是第一个至现在对某些具有代表性的图表类别进行严格的平均分析,而不是与最优度的汇率相比,我们通过随机性的数据来展示一个更精确的模型。

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